Scienza

Mano robotica: il primo impianto permanente

La protesi sensibile al tatto e capace di movimenti complessi è stata collegata a nervi e muscoli del moncone di una paziente svedese. Risponde ai comandi motori e restituisce percezioni, è la prima volta che questa tecnologia integrata viene usata nella vita reale.

Una donna svedese è diventata la prima paziente al mondo a ricevere un impianto transradiale (cioè sotto il gomito) di una mano robotica con sensibilità tattile, che potrà usare anche fuori dal laboratorio, nella vita di tutti i giorni. In un intervento pionieristico eseguito in Svezia, nelle due ossa dell'avambraccio della donna sono stati inseriti impianti in titanio dai quali si estendono 16 elettrodi che raggiungono i nervi e i muscoli del moncone, e fanno da "ponte" tra il cervello e la mano artificiale.

Gli elettrodi permettono di portare segnali motori alla mano, controllandone i movimenti, e anche di ricevere sensazioni tattili. È la prima volta che una protesi robotica di mano abile nei movimenti e "senziente" viene impiantata in modo permanente.

La protesi è stata sviluppata in Italia dalla Scuola Superiore Sant'Anna di Pisa e dalla sua spin-off Prensilia, mentre l'intervento di impianto è stato eseguito presso lo Sahlgrenska University Hospital da Max Ortiz Catalan di Integrum, azienda specializzata in osteointegrazione, in collaborazione con la Chalmers University of Technology.

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Alcuni esempi delle capacità della mano robotica sviluppata in Italia. © Prensilia/Scuola Superiore Sant'Anna/DeTop project

Successo condiviso. L'impianto fa parte del progetto di ricerca DeTOP (Dexterous Transradial Osseointegrated Prosthesis with neural control and sensory feedback), coordinato dall'Istituto di BioRobotica della Sant'Anna di Pisa e finanziato dalla Commissione Europea all'interno del programma Horizon 2020. Del progetto fanno farte, oltre a Prensilia, le Università di Gothenburg e di Lund (Svezia), l'Università di Essex (Regno Unito), il Centro svizzero di Elettronica e Microtecnologia, il Centro Protesi INAIL, l'Università Campus Bio-Medico di Roma e l'Istituto Ortopedico Rizzoli (Bologna).

un livello superiore di complessità. Le protesi tradizionali ricorrono ad elettrodi sistemati sulla pelle per estrarre i segnali di controllo motorio dai muscoli del moncone. Non sempre tuttavia questi segnali risultano affidabili, e le informazioni limitate che trasmettono sono sufficienti a compiere un paio di movimenti, di apertura e chiusura della mano. L'impianto di elettrodi in tutti i rimanenti muscoli del moncone consente di trasmettere e ricevere segnali più precisi: ecco perché la paziente è stata sottoposta a un intervento di osteointegrazione.

Prima d'ora, questa tecnica era stata sperimentata su un paziente amputato sopra il gomito: il caso dell'amputazione sotto il gomito è più complesso, perché l'impianto deve essere posizionato su due ossa (ulna e radio) e non su uno. Nell'avambraccio ci sono anche più muscoli a controllare il movimento, e questa è un'opportunità che ha consentito un controllo più preciso della protesi.

Le attuali mani prostetiche danno inoltre un limitato feedback sensoriale: l'utilizzatore deve ricorrere alla vista mentre le usa, perché non permettono di valutare con certezza la forza impiegata per afferrare un oggetto, di capire quando effettivamente avvenga il contatto o come stia proseguendo il movimento. Impiantando elettrodi sui nervi che prima raggiungevano la mano perduta, questi possono ricevere sensazioni tattili simili a quelle un tempo convogliate alla mano reale.

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La paziente produce un movimento con una mano virtuale, comandata dagli elettrodi impiantati nell'avambraccio. Prima di "indossare" la protesi è necessario un training per rafforzare i muscoli del moncone. © Dr. Max Ortiz Catalan

Un passo alla volta. Ora la paziente, reduce dall'impianto degli elettrodi, sta seguendo un programma di riabilitazione per rafforzare l'avambraccio e poterlo a breve caricare del peso della mano robotica. Nel frattempo, si sta allenando a comandare la mano attraverso un programma di realtà virtuale.

Tra qualche settimana potrà utilizzare la protesi per i compiti funzionali e tattili anche nella vita reale, fuori dal laboratorio: questa è forse la più grossa novità, perché di solito la protesi rimane impiantata per un breve periodo, sufficiente a compiere alcuni test di valutazione. Nei prossimi mesi, altri due pazienti riceveranno impianti di questo tipo, in Italia e in Svezia.

Qui sotto, un video che mostra i movimenti della mano:

7 febbraio 2019 Elisabetta Intini
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